Tìm hiểu công nghệ và Tính toán thiết bị thanh trùng dạng ghép dùng để thanh trùng nước nho ép, năng suất 1500 líth

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG HÓA VÀ KHOA HỌC SỰ SỐNG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

----------

ĐỒ ÁN I – QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP
Đề tài:
“Tìm hiểu cơng nghệ và Tính tốn thiết bị thanh trùng dạng ghép
dùng để thanh trùng nước nho ép, năng suất 1500 lít/h.”


LỜI NÓI ĐẦU
Với nền kinh tế ngày càng phát triển thì con người càng có nhu cầu nhiều hơn về thực
phẩm, đặc biệt về mặt thức uống có nguồn gốc gần với tự nhiên được ưa chuộng để
chăm sóc sức khỏe, làm đẹp. Trong những năm gần đây ở Việt Nam, ngành trồng trọt
các loại cây ăn quả ngày càng được chú trọng và phát triển, các loại cây ăn quả giá trị
dinh dưỡng và năng suất cao như bưởi, xoài, nhãn, sầu riêng, mãng cầu, nho,... cũng
đang được nhân rộng và phổ biến hơn. Từ đó, các nhà sản xuất ở nước ta đã không
ngừng nghiên cứu để đưa ra thị trường nhiều loại thức uống đa dạng và phong phú
trong đó khơng thể khơng kể đến nước trái cây.
Nổi trội trong các sản phẩm nước trái cây đó là nước nho ép, một loại quả có giá trị
dinh dưỡng cao như đường, acid hữu cơ, vitamin,... được tập trung ở dịch quả. Chính
vì vậy, nước nho ép có hương vị rất thơm ngon thu hút thị hiếu người tiêu dùng và đáp
ứng được nhu cầu dinh dưỡng cho con người.
Nó là một sản phẩm nhiều lợi ích và dinh dưỡng. Nhưng bên cạnh đó sản phẩm này rất
dễ hư hỏng nếu khơng được bảo quản cũng như có chế độ xử lý thích hợp. Vì thế
chúng em chọn đề tài là “Tính tốn và thiết kế hệ thống ống chùm dạng ghép để thanh
trùng nước nho ép ” để hiểu hơn về công nghệ sản xuất sản phẩm này đồng thời tìm ra
phương pháp thanh trùng thích hợp để bảo quản sản phẩm được lâu hơn và nâng cao
độ an tồn cho người sử dụng.

Trong q trình tìm hiểu cũng như tính tốn em khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy cơ
thơng cảm và góp ý để em hoàn thiện hơn.


Mục lục
Nội dung
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NƯỚC NHO ÉP..........................................5
I.1. Tổng quan về nước quả.......................................................................................5
I.2. Nguyên liệu trong sản xuất nước nho ép.............................................................6
PHẦN II. Tổng quan công nghệ thanh trùng, lựa chọn thiết bị, chế độ công nghệ thanh
trùng............................................................................................................................. 15
II.1. Tổng quan công nghệ thanh trùng....................................................................15
II.2. Tổng quan về thiết bị thanh trùng dùng nhiệt...................................................16
II.3. Lựa chọn thiết bị thanh trùng phù hợp.............................................................33
III.1. Tiếp nhận, phân loại........................................................................................33
III.2. Rửa..................................................................................................................34
III.3. Tách cuống......................................................................................................35
III.4. Nghiền xé........................................................................................................35
III.5. Gia nhiệt.......................................................................................................... 36
III.6. Quá trình xử lí bằng enzym.............................................................................36
III.7. Q trình lọc ép tách cặn.................................................................................37
III.8. Thanh trùng.....................................................................................................37
III.9. Rót chai, ghép mí............................................................................................38
III.10. Bảo ơn...........................................................................................................38
III.11. Sản phẩm......................................................................................................39
PHẦN IV. Tính tốn thiết bị chính..............................................................................41
IV.1. Bài tốn........................................................................................................... 41
IV.2. Thơng số ngun liệu......................................................................................41
IV.3. Tính tốn truyền nhiệt.....................................................................................42

PHẦN V. Tính tốn thiết bị phụ..................................................................................54
V.1. Mặt bích...........................................................................................................54
V.2. Bơm.................................................................................................................54
V.3. . Bơm cho lưu thể nước nóng...........................................................................58
V.4. . Van.................................................................................................................61
V.5. Lớp bọc bảo ôn................................................................................................61


PHẦN I.

TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NƯỚC NHO

ÉP
I.1. Tổng quan về nước quả
I.1.1. Phân loại và định nghĩa nước quả
- Dựa vào quy mô chế biến:
+ Nước uống trái cây quy mơ gia đình: là nước uống chế biến tại gia đình nhằm mục
đích giải khát và cung cấp một nguồn dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như vitamin,
khoáng, bổ sung chất xơ... ngồi ra cịn có tác dụng thanh nhiệt, lợi tiểu, tiêu hóa thức
ăn...
+ Nước uống trái cây quy mô công nghiệp: cũng như nước trái cây quy mơ gia đình,
sản xuất nước trái cây quy mơ cơng nghiệp với mục đích giải khát, dinh dưỡng và
chữa bệnh. Tuy nhiên về mặt dinh dưỡng thì thấp hơn do trong quy trình chế biến, một
số chất dinh dưỡng đã mất đi nên nó được dùng chủ yếu với mục đích giải khát. Nước
trái cây đóng hộp rất tiện lợi, thích hợp cho cuộc sống ngày nay.
- Dựa vào phương pháp chế biến:
+ Nước quả tự nhiên: là sản phẩm được chế biến từ một loại quả không pha thêm
đường hoặc bất cứ phụ gia nào. Nước quả tự nhiên dùng để uống trực tiếp hoặc chế
biến các loại nước ngọt, rượu mùi. Nước các loại quả chua khi uống phải thêm đường.

Có hai loại là nước ép và dịch quả nghiền (puree).
+ Nước quả hỗn hợp: là sản phẩm được chế biến từ 2 hay nhiều loại quả pha trộn với
nhau. Lượng nước quả pha thêm không quá 35% so với nước quả chính.
+ Nước quả pha đường: là sản phẩm được chế biến bằng cách phối chế nước quả tự
nhiên với syrup.
+ Nước quả cô đặc: chế biến bằng cách cô đặc nước ép quả tự nhiên theo phương pháp
đun nóng (bốc hơi) hay phương pháp lạnh đơng (tách nước đá). Nước quả cơ đặc có
lợi hơn là đỡ tốn bao bì, kho hàng, vận chuyển và ít bị sinh vật làm hỏng.
- Theo phương thức bảo quản:


+ Nước quả thanh trùng: sản phẩm được đóng vào bao bì kín và được thanh trùng bằng
nhiệt (có thể thanh trùng trước hoặc sau khi rót vào bào bì).
+ Nước quả làm lạnh: nước quả dạng này được bảo quản lạnh hoặc lạnh đơng.
+ Nước quả nạp khí CO2: dạng nước quả nạp khí CO2 để ức chế hoạt động của vi sinh
vật.
- Theo trạng thái sản phẩm:
+ Nước quả dịch trong: loại này đước chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi mô quả
bằng phương pháp ép, sau đó được lắng lọc triệt để để loại hết thịt quả, sản phẩm ở
dạng trong suốt, khơng có lắng thịt quả ở đáy báo bì.
+ Nước quả dạng đục: loại này cũng chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi mơ quả
bằng phương pháp ép, sau đó được lắng lọc một phần. Sản phẩm nước quả ép dạng
đục vẫn còn chứa một lượng thịt quả nhất định trong sản phẩm.
+ Nước quả nghiền (nectar): dạng sản phẩm này được chế biến bằng cách nghiền mịn
mô quả cùng dịch bào rồi pha thêm đường, acid thực phẩm cùng một số phụ gia khác.
Nước quả khơng có thịt quả có hình thức hấp dẫn hơn, ít bị biến đổi khi bảo quản hơn
nước quả có thịt quả.
I.1.2. Tình hình nghiên cứu nước giải khát trong và ngoài
nước
- Nước giải khát là một loại đồ uống đóng vai trị rất quan trọng đối với đời sống của

con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể để tham gia
vào quá trình trao đổi chất của tế bào, nó cịn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các
chất dinh dưỡng. Các loại muối khoáng đủ để bù đắp cho những hao hụt về năng
lượng và dinh dưỡng đã bị tiêu hao trong các hoạt động sống của con người.
- Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử
dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại nước giải
khát pha chế truyền thống sang sử dụng loại nước giải khát có chứa các chất dinh
dưỡng như các loại: Axit amin, vitamin, muối khoáng, được sản xuất từ các loại trái
cây. Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ 21, nên nhiều quốc gia
như: Mỹ, Hà lan, LB. Đức, Nhật, Hàn Quốc, Úc, Thái Lan, Trung Quốc… đã tập trung
nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái cây: Ổi, cam,


dứa, xồi, cherry, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải… có chất lượng rất cao đã mau chóng
chiếm lĩnh được thị trường.
- Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu để có thể mang lại một loại nước giải khát từ
trái cây chất lượng cao, giá cả lại thích hợp cho người tiêu dùng khơng phải là vấn đề
đơn giản và nó cũng đang là vấn đề cấp thiết đối với ngành nước giải khát của Việt
Nam. Bởi chọn nguyên liệu phải nghiên cứu nguyên liệu có thỏa mãn về thành phần
dinh dưỡng, giá cả, mùa vụ, trữ lượng hay không hoặc có phù hợp với cơng nghệ sản
xuất hay khơng. Dù chưa phổ biến nhưng những năm gần đây và trong tương lai nước
giải khát từ trái cây sẽ phổ biến hơn.

I.2. Nguyên liệu trong sản xuất nước nho ép
I.2.1. Nguyên liệu nho
I.2.1.1. Nguồn gốc
- Nho là một trong những cây có nguồn gốc sớm nhất ở Trái Đất. Cây nho dại được
tìm thấy có nguồn gốc ở vùng Châu Âu, Bắc Mỹ, Trung Mỹ và Tây Bắc của Nam Mỹ
thuộc dãy Andes. Cho đến nay thì cây nho được trồng trên cả 5 Châu lục, ở vùng ơn
đới thì nho thu hoạch mỗi năm một vụ, vùng khí hậu nhiệt đới và bán nhiệt đới cây

nho có khả năng sinh trưởng liên tục và cho từ 2,5 – 3 vụ mỗi năm.
- Tại Việt Nam, thông qua Trung tâm khảo cứu Nông nghiệp Ninh Thuận ( trước
1975), cây nho đã được du nhập vào từ Thái Lan, Nam Triều Tiên, Mỹ năm 1971 và
trên 70 giống có nguồn gốc là nhiệt đới và ôn đới. Sau năm 1975, định hướng phát
triển cây nho chưa được chú trọng nên gần như các giống nho đã bị chặt phá. Vài năm
trở lại đây thì cây nho đã được chú trọng nhiều hơn và lợi dụng được điều kiện tự
nhiên tại nước ta, chỉ vài vùng có điều kiện thuận lợi cho việc trồng nho là: Thuận Hải
( Ninh Thuận và Bình Thuận bây giờ ) và Phú Khánh ( Phú Yên và Khánh Hịa bây
giờ ) do đặc tính của cây nho là ưa khí hậu khơ và nhiều nắng, ưa đất ít chua.
- Theo chiến lược phát triển của ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn Ninh
Thuận, dự kiến đến năm 2015, diện tích cây nho tồn tỉnh đạt 3.200 ha, trong đó
1.000-1.500 ha trồng giống mới, với tổng sản lượng hơn 60.000 tấn. Sở Khoa học và
Công nghệ Ninh Thuận cũng đang vào cuộc hỗ trợ nhà vườn ứng dụng khoa học kỹ
thuật, sử dụng phân bón hữu cơ và các chế phẩm sinh học để canh tác nhằm nâng cao


năng suất, chất lượng nho an toàn. Mục tiêu ngày càng khẳng định thương hiệu Nho
Ninh Thuận trên thị trường trong nước.
I.2.1.2. Đặc điểm quả nho
- Nho là một loại quả mọc trên các cây dạng dây leo, thân gỗ hoặc để chỉ chính các
lồi cây này. Các lồi cây này thuộc về họ Vitaceae. Quả nho mọc thành chùm từ 6
đến 300 quả, chúng có màu đen, vàng, lục, đỏ-tía hay trắng.
Nho Ninh Thuận nổi tiếng với vị ngọt thanh khiết và giá cả hợp với xu hướng người
tiêu dùng. Nho Ninh Thuận được nhiều người ưa chuộng như vậy là nhờ có các tính
chất, chất lượng đặc thù, khác biệt so với các loại nho khác. Đặc trưng của nho Ninh
thuận là vỏ dày, vị rôn rốt (hơi chua) và có hạt.
- Nho Ninh Thuận có rất nhiều loại khách nhau, trong đó có hai giống nho ăn tươi
chính là nho đỏ và nho xanh.
Nho đỏ có dạng hình cầu, vỏ quả bóng, rất mỏng, quả chín có màu đỏ tươi đến đỏ
đậm, có vị ngọt hài hồ với vị chua nhẹ. Trọng lượng quả từ 4,57 - 5,92g/quả, dài từ

18,23-21,21mm, rộng từ 17,27-19,44mm, trọng lượng chùm từ 166,84-254,13g/chùm.
- Nho xanh có dạng hình Oval, vỏ quả có màu xanh vàng nhạt, thịt quả trong, hơi
mềm, có vị ngọt đậm đà, chua rất nhẹ, ít chát. Trọng lượng quả từ 5,53 - 6,91g/quả, dài
từ 21,64 - 27,21, rộng từ 16,22 - 19,4mm, trọng lượng chùm từ 206,86 -400,85g/chùm.
I.2.1.3. Cấu tạo cửa quả nho

Hình I.1: Cấu tạo của quả nho
I.2.1.3.1. Cuống nho
Cuống nho: Chiếm từ 2 – 5% quả. Cuống nho có dạng phân nhánh. Các hợp chất hóa
học quan trọng trong cuống nho là tannin, cellulose và khoáng. Các hợp chất tannin
trong cuống khơng có lợi cho chất lượng sản phẩm, tannin sẽ ảnh hưởng không tốt đến
mùi vị của sản phẩm.
I.2.1.3.2. Vỏ nho


Vỏ nho: chiếm 2 – 6 % quả, là phần bao bọc xung quanh quả nho. Các thành phần hóa
học trong vỏ nho là pectin, chất chát, chất màu ( anthocyances, flavones).
Vỏ nho gồm các lớp:
- Lớp vỏ cutin: lớp cutin thường được bao phủ một lớp sáp bao phủ bên ngồi có tác
dụng chống thấm nước, bảo vệ nho trước các chấn thương cơ học, thời tiết, sự mất
nước, sự nhiễm nấm mốc và tia cực tím.
- Lớp biểu bì (epidermis): gồm một hoặc lớp các tế bào dài xếp chồng lên nhau và độ
dày của lớp tùy thuộc vào các giống nho.
- Lớp dưới vỏ (hypodermis): gồm hai vùng phân biệt: vùng các tế bào hình chữ nhật và
vùng các tế bào hình đa giác. Các tế bào này chứa một lượng các hợp chất phenolic
tương đối cao khi nho chín. Các hợp chất chủ yếu là tanin, chất màu và chất hương.
Hàm lượng của các hợp chất này sẽ ảnh hưởng đến hương, vị và màu sắc của quả. Do
đó, các hợp chất này đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng và
cảm quan của sản phẩm.
-Thành tế bào của vỏ nho (CW): được cấu thành từ các polysaccharide trung tính

(cellulose, xyloglucan, arabinan, galactan, xylan và manan), 20% các chất pectin acid
(62% là dạng methyl ester) khoảng 15% proanthocyanidin không tan, và < 5% protein
cấu trúc. CW được xây dựng bởi ba lớp màng chung: phiến mỏng bên ngồi, CW
chính và CW thứ cấp.
+ Phiến mỏng bên ngồi có chức năng liên kết các tế bào với nhau, chủ yếu được cấu
thành từ pectin.
+ CW chính là thành tế bào dày hơn phiến mỏng bên ngồi. Nó bao gồm ba thành
phần. Thành phần đầu tiên bao gồm cellulose cơ bản (8 - 25%) và xyloglucan (2550%) đóng vai trị là lớp khung suờn thành tế bào. Thành phần này nằm đang xen vào
trong một mạng lưới của thành phần thứ hai, đó là polysaccharide pectin (10-35%).
Phần thứ ba là các protein cấu trúc (10%).
+ CW thứ cấp là lớp thành dày hơn cả lớp thành chính, được cấu thành chủ yếu từ các
vi sợi cellulose, được tổ chức thành các bó song song nhau (40-80%). CW thứ cấp
cũng chứa hemicellulose (10-40%), pectin và một số lignin (5-25%). Các nghiên cứu
gần đây cho rằng các hợp chất phenol có liên kết phức tạp với các polysaccharide của
CW, được nhốt trong các không bào hay liên kết với nhân tế bào bằng các liên kết hóa
học hay các tương tác vật lý.


I.2.1.3.3. Thịt nho
Thịt nho chiếm 80 – 85% quả. Thịt nho là thành phần quan trọng để tạo nên dịch nho.
Thịt nho được chia làm các phần: phần bên ngoài bao gồm các mô nằm giữa
hypodermis và bộ phận ngoại biên, phần bên trong là các mô giới hạn giữa bộ phận
ngoại biên và bộ phận quanh trục. Hầu hết các tế bào của phần thịt có hình trịn hay
dạng trứng chứa không bào lớn và các hợp chất phenol.
I.2.1.3.4. Hạt nho
Hạt nho chiếm 7 – 11 % quả. Hạt gồm có 3 phần chính: vỏ hạt, nội nhũ và phôi. Cũng
như hầu hết các hạt khác, nội nhũ chiếm phần lớn các hạt nho và phục vụ để nuôi
dưỡng phôi thai trong thời gian đầu phát triển. Vỏ hạt chứa một lượng tannin tương
đối cao. Ngoài ra trong hạt nho cịn có dầu, nếu bị lẫn vào nước dịch quả thì sẽ giảm đi
giá trị cảm quan của sản phẩm.

I.2.2. Giá trị dinh dưỡng của quả nho
Từ lâu nho đã được chứng minh là một loại quả chứa nhiều chất bổ có lợi cho sức
khỏe như: Tăng cường sức đề kháng, chống lão hóa, tốt cho tim mạch, có tác dụng thải
độc tố... Quả nho chứa khoảng 65 - 85% nước, 10 - 33% đường (glucose và fructose),
phlobaphene, acid galic, acid silicic, quercetine, anin, glucosides, mono delphinidin và
delphinidin, acid tartaric và malic, acid phosphoric, acid salicilic, acid citric, acid
formic, acid oxalic, pectin, hợp chất tanin, muối kali, magiê, canxi, mangan, coban, sắt
và vitamin B1, B2, B6, B12, A, C, P, PP, K, acid folic và các enzime.
Bảng I.1 : Thành phần hóa học của quả nho
Hợp chất
Nước
Đường (fructose, glucose và một ít saccharose)
Alcohols (ethanol với hàm lượng vết của terpenes, glycerols
và rượu bậc cao)
Acid hữu cơ (tartaric, malic, và một ít lactic, succinic, oxalic,
…)
Khống (potassium, calcium và một ít sodium, magnesium,
iron,…)
Phenols (các flavonoid như là các chất màu cùng các
nonflavonoid như connamic acid vanillin)
Các hợp chất chứa nitơ (protein, amino acid, humin, amide,

%
75.0
22.0
0.1
0.9
0.5
0.3
0.2

ammonia,…)
Các hợp chất hương (các ester như ethyl caproate, ethyl
butyrate,…)

Vết

Bảng II.2 : Thành phần dinh dưỡng của quả nho
Năng lượng
Carbohydrates
Đường
Chất xơ
Chất béo
Protein
Thiamine (vit. B1)
Riboflavin (vit. B2)
Niacin (vit. B3)
Pantothenic acid (B5)
Vitamin B6
Folate (vit. B9)
Vitamin C
Vitamin K
Calcium
Iron

288 kJ (69 kcal)
18.1 g
22 g
0.9 g

0.6 g
0.72 g
0.069 mg
0.07 mg
0.188 mg
0.05 mg
0.086 mg
2 μgg
10.8 mg
22 μgg
10 mg
0.36 mg

Magnesium
Manganese
Phosphorus
Potassium
Sodium
Zinc

7 mg
0.071 mg
20 mg
191 mg
3.02 mg
0.07 mg

I.2.2.1. Đường
Thành phần đường chủ yếu của nho là glucose và fructose. Chúng thường chiếm tỷ lệ
bằng nhau khi nho chín. Các đường khác glucose và fructose cũng hiện diện trong nho

nhưng hàm lượng không đáng kể.
Các loại đường trong dịch nho được chia làm 2 nhóm: đường lên men và đường khơng
lên men. Nhóm đường lên men chủ yếu gồm có glucose, fructose và saccharose. Nhóm
đường khơng lên men là đường pentose: L-arabinose, D-xylose, D-ribose.


I.2.2.2. Các acid hữu cơ:
Trong nho, hai acid hữu cơ chiếm thành phần chính là acid tartaric và acid malic. Hàm
lượng của hai acid này chiếm hơn 90% tổng lượng trái nho. Ngồi ra, cón có các aicd
khác như acid citric, acid acetic, acid gluconic... Trong đó, acid acetic là acid dễ bay
hơi cịn các acid khác khơng bay hơi.
I.2.2.3. Pectin, gum, và các polysaccharide:
Pectin, gum, và các polysaccharide có liên quan là các polymer có nhiệm vụ liên kết
các tế bào thực vật với nhau. Hợp chất pectin thuộc nhóm carbonhydrate và là hỗn hợp
phức tạp của polysaccharide và dẫn xuất của chúng. Phần lớn các chất pectin là những
chất keo và trong những điều kiện nhất định thì chúng đông tụ lại. I.2.2.4. Các hợp chất phenol
- Các hợp chất phenol được tìm thấy chủ yếu trong vỏ và hạt nho. Chúng có ảnh
hưởng lớn đến màu sắc và mùi vị sản phẩm. Ngồi ra chúng cịn có hoạt tính kháng
khuẩn và chống oxy hóa. Các tác động kháng viêm, chống tắc nghẽn mạch máu và các
bệnh làm ngăn chặn sự hoạt động của tế bào của các hợp chất phenol nho đã được
công bố trong nhiều tài liệu.
- Các acid phenolic và dẫn xuất của chúng +
+ Các acid phenolic (acid phenolcarboxylic) là các hợp chất hữu cơ có cơng thức hố
học vừa chứa gốc phenol vừa chứa gốc carboxyl. Các acid tìm thấy trong nho gồm 2
nhóm là acid benzoic (acid gallic, acid vanillic, acid salicylic…) và acid cinamic (acid
caffeic, acid p-coumaric,…). Các acid này ít khi ở dạng tự do mà sẽ tự liên kết với
nhau để tạo thành ester hoặc liên kết với đường.

Hình I.3: Cấu tạo chung của acid phenolcarboxylic
+ Flavonoid

Flavonoid là các phân tử chứa 2 vòng benzen liên kết với nhau bởi một cấu trúc vòng
carbon pyran (chứa oxy).


Hình I.4: Cấu tạo flavonoid
Những hợp chất này thường có màu vàng. Các flavonoid được trích ra chủ yếu từ vỏ
và hạt của quả nho, và thường ít hơn từ cuống chủ yếu gồm flavonol và flavanonol.
Flavonol như quercetin glycoside hấp thu bức xạ cực tím. Kết quả là chúng bảo vệ tế
bào nho khỏi sự phá hủy từ tia UV.
+ Anthocyanin
Những hợp chất này có màu đỏ và được tìm thấy chủ yếu tỏng vỏ nho. Cơng thức cấu
tạo của anthocyanidin gồm 2 vòng benzen được nối với nhau bởi một dị vịng khơng
bão hịa và có chứa oxy. Khi anthocyanidin liên kết với đường sẽ tạo thành
anthocyanin. Các thành phần đường làm gia tăng độ bền hóa học và độ hịa tan trong
nước của anthocyandidin. Mỗi anthocyanidin có thể tạo phức bằng các thành phần
đường liên kết với acid acetic, acid coumaric, hay acid caffeic. Sự phân loại
anthocyanin chủ yếu dựa trên vị trí của nhóm hydroxyl và methyl trên vòng β của
anthocyanidin. Trên cơ sở này, anthocyanin nho được chia thành 5 loại: cyanin,
delphinine, malvin, peovin và petunin. Thành phần và hàm lượng của mỗi loại thay đổi
rộng theo giống và điều kiện phát triển.
Tỷ lệ của anthocyanin ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc và độ bền màu. Cả 2 tính chất
này bị tác động trực tiếp bởi kiểu hydroxyl hóa của vịng β - anthocyanidin. Màu xanh
gia tăng với lượng các nhóm hydroxyl tự do, trong khi màu đỏ tăng cao với mức độ
của sự methyl hóa.
+ Tannin
Tannin khơng phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất có
đặc tính polyphenol. Chúng là các phân tử lớn với phân tử lượng trên 500. Tannin
được chia làm hai nhóm chính là tannin thủy phân (gồm gallotannin và ellagitannin) và
tannin ngưng tụ.
Trong nho không chứa tannin thủy phân. Tannin ngưng tụ là những polymer của các

flavan-3-ol. Khi đun nóng trong mơi trường acid, tannin ngưng tụ sẽ giải phóng ra các
carbocation không bền và ngưng tụ với thành phần chủ yếu là cyanidin. Vì thế tannin
ngưng tụ cịn được gọi là procyanidin.
Vỏ chứa lượng tannin cao nhất trong quả nho và các tannin này khác với các tannin
khác trong quả bởi có mức độ polymer (DP) hóa cao hơn và một lượng gallate thấp


hơn. Mức độ polymer hóa trung bình (mDP) cho tannin vỏ là khoảng 28, với 80 là DP
lớn nhất, và phần trăm gallate trong tannin chỉ chiếm 5,16%.
Tannin hạt có cùng đơn vị cấu thành như tannin vỏ, nhưng mDP chỉ khoảng 11 trong
tannin hạt. Tannin trong hạt có xu hướng ở dạng monomer nhiều hơn polymer. Lượng
của chúng giảm đáng kể trong q trình chín. Hàm lượng gallate trong hạt lớn hơn
30%, cao hơn trong vỏ và cuống.
I.2.2.5. Các hợp chất hương: - Trong vỏ nho khi chín cũng chứa một lượng đáng kể các hợp chất hương và tiền
hương. Thành phần và hàm lượng các hợp chất này thay đổi tùy theo giống nho nhưng
chủ yếu là terpene và sản phẩm oxy hóa của chúng.
- Terpene là một nhóm quan trọng của các hợp chất hương, mơ tả mùi thơm nho. Về
hóa học, terpene được cấu thành từ một đơn vị isoprene năm carbon cơ bản (2-methyl1,3 butadiene). Terpene nhìn chung được cấu thành từ hai, ba, bốn hay sáu đơn vị
isoprene. Các chất này được gọi là monoterpene, sesquiterpene, diterpene, và
triterpene.

Hình II .5: Cấu tạo isoprene
- Terpene có nhiều nhóm chức năng. Nhiều terpene quan trọng chứa các nhóm
hydroxyl, cịn gọi là các terpene alcohol. Các terpene khác là ketone. Terpene oxide là
các terpene có cấu trúc vòng chứa oxy cũng như cấu trúc isoprenoid cơ bản.
Terpene tồn tại trong nho ở 3 hình thức, hầu hết là các monoterpene alcohol hay oxide.
Chúng là dạng bay hơi và có thể đóng góp vào hương thơm của nho. Một nhóm khác
của terpene tồn tại ở dạng phức với glycoside, hay ở dạng diol hay triol. Tuy nhiên các
chất này lại không tạo hương thơm. Terpene hầu như được tổng hợp trong plastid của
tế bào nho.

I.2.2.6. Các hợp chất Nito
-Nhiều hợp chất chứa nitơ được tìm thấy trong nho. Các hợp chất nitơ này gồm: nitơ
vô cơ như ammonia và nitrate, và nitơ hữu cơ khác bao gồm amine, amide, amino
acid, pyrezine, nitrogen base, pyrimidine, protein và acid nucleic. Các hợp chất nitơ


phức tạp (pyrimidine, protein và acid nucleic) cần thiết cho sự sinh trưởng và phát
triển của nho.
I.2.3. Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu:
STT
Chỉ tiêu
Chỉ tiêu cảm quan

Đánh giá
Nguyên liệu nho cho sản phẩm khơng u cầu cao
về hình thức bên ngồi, có thể sử dụng những trái bị

1

Hình dạng

dập vỡ hay hư hỏng một phần miễn sao phần đưa
vào sản xuất đạt yêu cầu về chất lượng và vệ sinh

2
Màu sắc
3
Mùi vị
Chỉ tiêu hóa lý
4

Hàm lượng chất khơ

an tồn thực phẩm
Nho có màu đỏ đậm đến tím tùy theo vùng đất
Có mùi thơm đặc trưng
Độ Brix trung bình của ngun liệu nho là khoảng
16 – 17%

Chỉ tiêu vi sinh
5
Bảo quản lạnh để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật
Bảng I.3: Chỉ tiêu chất lượng quả nho


PHẦN II.

Tổng quan công nghệ thanh trùng, lựa

chọn thiết bị, chế độ công nghệ thanh trùng
II.1. Tổng quan công nghệ thanh trùng
II.1.1. Định nghĩa
Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ức chế
quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng. Chế độ xử lý trong quá trình thanh trùng nhẹ
nhàng hơn so với q trình tiệt trùng. Do đó q trình thanh trùng khơng làm tổn thất
đáng kể chất dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm. Tuy nhiên sau quá trình thanh
trùng, hệ vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặc biệt là nhóm vi sinh
vật chịu nhiệt và vi sinh vật có khả năng sinh bào tử. Một số vi sinh vật có khả năng
sinh độc tố gây bệnh cho người đôi khi vẫn cịn tồn tại trong thực phẩm sau q trình
thanh trùng.

II.1.2. Các phương pháp thanh trùng
Hiện nay có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng
phương pháp nâng cao nhiệt độ, thanh trùng bằng thuốc sát trùng,
bằng siêu âm, bằng các tia ion hóa,... trong đó phương pháp thanh
trùng bằng cách nâng cao nhiệt đợ là có nhiều ưu điểm và đang được
sử dụng phổ biến hơn cả.
Các thiết bị thanh trùng đều làm việc theo nguyên lý nâng cao nhiệt
đợ hợp lý để có thể tiêu diệt được hồn tồn vi trùng, hệ sinh vật
thơng thường, hệ sinh vật gây bệnh với điều kiện làm thay đổi ít nhất
đến cấu trúc, tính chất hóa lý, hóa sinh, hệ enzym và các chất dinh
dưỡng, vitamin của nước sữa gạo.
Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng mà người ta chia ra 3 phương pháp:
phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp (pasteurization), phương
pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao (Sterillization) và phương pháp
thanh trùng ở nhiệt độ siêu cao (Ultra High Temperature, UHT), trong
đó phương pháp thanh trùng ở nhiệt đợ cao và nhiệt đợ siêu cao cịn
được gọi là phương pháp tiệt trùng.
Phương pháp Pasteurization: nguồn nhiệt được cung cấp là hơi nước
có nhiệt đợ từ 75–100oC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết
các vi sinh vật, nhưng các loại vi sinh vật chịu nhiệt (spore) thì vẫn
cịn sống sót.
Phương pháp Sterillization: nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi nước
nóng ở nhiệt đợ 110-130oC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết


các vi sinh vật và phần lớn các spore chịu nhiệt. Như vậy mức độ tiệt
trùng của phương pháp này cao hơn, đợ an tồn vi sinh vật cao hơn.
Phương pháp Ultra High Temperature (phương pháp nhiệt đợ siêu
cao kí hiệu UHT): nguồn nhiệt là hơi nước có nhiệt đợ 140-160 oC,
trong thời gian ngắn khoảng vài giây hoặc vài chục giây.

II.1.3. Phân loại theo thiết bị thanh trùng
- Theo cấu tạo: Thiết bị thanh trùng loại băng tải, loại trục quay, loại thủy lực.
- Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: thiết bị thanh trùng ở áp suất khí quyển cịn gọi là
thiết bị thanh trùng hở nắp và thiết bị thanh trùng làm việc ở áp suất cao hay thiết bị
thanh trùng có nắp.
- Theo cách làm việc: thiết bị thanh trùng làm việc liên tục, thiết bị thanh trùng làm
việc gián đoạn.
Về cấu tạo thiết bị thanh trùng gồm có hai bộ phận chính: bộ phận gia nhiệt và bộ phận
thanh trùng.
- Bộ phận gia nhiệt có nhiệm vụ cung cấp nhiệt để tạo ra nhiệt độ cần thiết cho bộ
phận thanh trùng. Để gia nhiệt người ta thường dùng hơi nước, khi đó thiết bị gồm có:
lị hơi, hệ thống ống dẫn dẫn hơi nước nóng, van an tồn, van điều chỉnh áp suất hơi,..
- Bộ phận thanh trùng có nhiệm vụ chuyển nhiệt từ thiết bị sang cho sản phẩm. Khi
thanh trùng trực tiếp các loại sản phẩm khơng đóng gói như nước gạo sữa, sữa, nước
rau quả,…bộ phận thanh trùng là những bản kim loại mỏng (hình 6. 20a) một mặt tiếp
xúc với hơi nước nóng một mặt tiếp xúc với sản phẩm hoặc có thể là điện cực, trong
đó nhiệt được sinh ra do năng lượng của từ trường.
Khi thanh trùng sản phẩm đóng gói (đựng trong bao bì như hộp sắt, chai, lọ, can nhựa,
…) bộ phận thanh trùng có thể là nồi hơi, trong đó hơi nước được đưa vào từ lị tạo hơi
hoặc buồng chứa hơi trong đó hơi nước được cấp vào trực tiếp từ các cột nước nóng.

a)

dạng bản mỏng; b) dạng điện cực; c) dạng nồi hơi; d) dạng buồng hơi.
Hình II-1. Bộ phận thanh trùng


II.2. Tổng quan về thiết bị thanh trùng dùng nhiệt
II.2.1. Yêu cầu kĩ thuật

Các máy thanh trùng bằng tác dụng của nhiệt độ phải đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật sau:
- Phải tiêu diệt được các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm, đảm bảo lượng vi khuẩn
cịn sống sót thấp đến mức khơng thể phát triển làm hỏng sản phẩm trong thời hạn.
- Không làm giảm giá trị sản phẩm bao gồm cả về giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm
quan.
- Các bộ phẩn làm việc của máy khi tiếp xúc với sản phẩm không gây hại cho sản
phẩm và khơng bị sản phẩm ăn mịn
II.2.2. Các thiết bị thanh trùng phổ biến
II.2.2.1. Thiết bị thanh trùng bằng nước làm việc liên tục kiểu băng tải ở áp suất
thường.
Đối với các loại đồ hộp có kích thước nhỏ và không cần thanh trùng ở nhiệt độ cao
trên 100ᴼC và thời gian ngắn thì có thể sử dụng băng chuyền kín làm việc liên tục đi
qua các thùng chứa nước nóng để nâng nhiệt và thanh trùng, sau đó qua bộ phận nước
làm lạnh hay bộ phận phun nước làm lạnh. Thời gian thanh trùng và làm nguội được
điều chỉnh vận tốc cảu băng chuyền. thiết bị thanh trùng liên tục tương đối đơn giản,
dễ dàng điều chỉnh năng suất, thuận lợi cho việc thanh trùng các loại sản phẩm như cà
chua cơ đặc, vải, nho.

Hình II .1. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục kiểu băng chuyền.


1-Động cơ, hộp giảm tốc dẫn động; 2- Xích vận chuyển; 3- Lớp nước
thanh trùng; 4- Ống phun nước lạnh làm nguội; 5- Ống thoát hơi; 6- Thân thiết
bị; 7- Đĩa xích; 8- Ống hơi vào; 9- khung máy; 10- thanh gạt hộp
- Cấu tạo: Thiết bị cấu tạo tương đối đơn giản gồm hai bể chứa nước để thanh trùng
và làm nguội dài 12m và 6m. Giữa hai bể có đoạn trung gian dài 1m để phun nước. Bể
thanh trùng có đáy gồm hai lớp, lớp ngồi kín, lớp trên tiếp giáp với nước, hộp, bằng
lưới. Ống cấp hơi nước được bố trí giữa hai lớp này để đốt nóng nước cho q trình
thanh trùng.
- Ngun lí hoạt động: Hộp sau khi ghép mí, cho vào bể thanh trùng, được các thanh

gạt gạt đi. Tốc độ chuyển động của hộp được quyết định bởi thời gian thanh trùng. Ra
khỏi bể thanh trùng, hộp được phun nước làm nguội bớt trước khi cho vào bể nước
lạnh để làm nguội tiếp đến nhiệt độ 35-40ᴼC rồi đưa đi làm khô.
→ Loại thiết bị này được sử dụng thích hợp cho nhà máy có đồ hộp có năng suất lớn.

Txhiết bị đơn giản song diện tích chiếm chỗ lớn.
II.2.2.2. Thiết bị thanh trùng tấm bản

Hình II.3. Thiết bị thanh trùng tấm bản hãng APV.


Thiết bị thanh trùng tấm bản là thiết bị trao đổi nhiệt. Trong một số nhà máy, người ta
sử dụng thiết bị này để thanh trùng sản phẩm như: thanh trùng dịch hoa quả, thanh
trùng sữa,…
- Cấu tạo: có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt. Bề mặt gồm nhiều tấm xếp
lên một khung đỡ, bên trong co các rãnh để lưu chất chuyển động. Vật liệu thường là
thép khơng gỉ, nhơm,...

Hình II.4. Ngun lí hoạt động của thiết bị thanh trùng tấm bản.
- Nguyên lí hoạt động: khi chất lỏng lưu dộng qua các khe rãnh, môi chất sẽ chuyển
động duới dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt để
đốt nóng hay làm lạnh lưu chất. Các tấm thường dặt sông song với nhau tạo ra các
khoảng không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các mơi chất khác nhau.
- Ưu điểm:
+Có hệ số truyền nhiệt rất cao, gia nhiệt và làm lạnh nhanh giúp bảo vệ được những
chỉ tiêu chất lượng và cảm quan của thực phẩm
+Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách lắp thêm hoặc giảm bớt
số tấm truyền nhiệt một cách nhanh chóng và dễ dàng.
+Dễ tháo lắp khi làm vệ sinh bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp cơ học.
- Nhược điểm:

+ Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lí nhiệt và gia cơng phức tạp.
+ Chi phí đầu tư cao do phải đảm bảo bầu khí quyển vơ trùng giữa khâu chế biến và
đóng gói sản phẩm. Phương pháp này địi hỏi kĩ năng vận hành cao và q trình thanh
trùng phải được duy trì cho đến khi sản phẩm được đóng gói trong bao bì vơ trùng.
+ Đối với sản phẩm nước quả nhiều thịt quả, trong quá trình thanh trùng sẽ không
tránh khỏi hiện tượng bị tắc tấm lọc, làm q trình truyền nhiệt diễn ra khơng đồng